29 de enero de 2008

Supernova inusual podría revelar agujeros negros de masa intermedia en cúmulos globulares

Imagen: USCS

Un extraño y violento destino le espera a una enana blanca que pasa demasiado cerca de un agujero negro moderadamente masivo. De acuerdo con un nuevo estudio, el tirón gravitacional del agujero negro sobre la enana blanca podría causar fuerzas de marea suficientes para destrozar el remanente estelar y reiniciar la ignición nuclear en ella, dando nacimiento a una explosión de supernova con una apariencia inusual. Observaciones de estas supernovas podrían confirmar la existencia de agujeros negros de masa intermedia, actualmente tema de debate entre astrónomos.

"Nuestras simulaciones con supercomputadoras muestran una supernova peculiar que sería la firma única de un agujero negro de masa intermedia", dijo Enrico Ramírez-Ruiz, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la Universidad de California, Santa Cruz.

Ramírez-Ruiz y sus colaboradores --Stephan Rosswog de la Universidad de Jacobs en Bremen, Alemania, y William Hix del Laboratorio Nacional Oak Ridge-- usaron detalladas simulaciones por computadora para seguir el proceso entero de la perturbación de mareas de una enana blanca por un agujero negro. Sus simulaciones incluyeron dinámica de gases, gravedad y física nuclear, requiriendo semanas de tiempo de cómputo para simular eventos que podrían tener lugar en fracciones de segundos. Un artículo describiendo sus resultados fue aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal Letters, y hay un preimpreso actualmente disponible online.

"Todas las estrellas que no son muy masivas terminan como una enana blanca, así que son muy comunes. Nosotros estamos interesados en cómo las perturbaciones de marea pueden revivir estos cadáveres", dijo Rosswog, primer autor del artículo.

Una enana blanca puede explotar como una supernova tipo Ia si acumula suficiente masa extrayendo materia de una compañera estelar. Cuando alcanza una masa crítica (cerca de 1,4 masas solares), la enana blanca colapsa y explota. Los astrónomos usan estas supernovas tipo Ia como "candelas estándares" para la medida de distancias cósmicas porque su brillo evoluciona a través del tiempo de una manera predecible.

El nuevo artículo describe un mecanismo distintivamente diferente para encender una enana blanca, en el cual una perturbación de marea por un agujero negro causa una compresión drástica del material estelar. La enana blanca es aplanada en una forma de panqueque alineada en el plano de su órbita alrededor del agujero negro. Como cada porción de la estrella es comprimida hasta un punto de máxima compresión, la extrema presión causa un gran aumento de temperatura, lo cual dispara una ignición explosiva.

La explosión expulsa más de la mitad de los escombros de la estrella perturbada, mientras que el resto del material estelar cae en el agujero negro. El material que cae forma un disco de acreción luminoso que emite rayos X y deberían ser detectados por el observatorio de rayos X Chandra, dijeron los investigadores.

"Éste es un nuevo mecanismo de ignición de una enana blanca que resulta en un tipo de supernova muy diferente al tipo estándar Ia, y es seguido por una fuente de rayos X", dijo Ramírez-Ruiz

Él estimó que este tipo de eventos ocurriría 100 veces menos frecuentemente que las supernovas estándar tipo Ia, pero serían detectables por investigaciones futuras diseñadas para observar un gran número de supernovas. El Large Synoptic Survey Telescope (LSST), planeado para completarse en 2013, se espera que descubra cientos de miles de supernovas tipo Ia al año.

"Estas criaturas exóticas comenzarán a mostrarse en los datos del LSST", dijo Ramírez-Ruiz. "Queremos predecir las curvas de luz para que podamos buscarlas en los datos del estudio".

El mecanismo descrito en el artículo requiere un agujero negro que no sea ni muy grande ni muy chico. Estos agujeros negros de masa intermedia (de 500 a 1000 veces la masa del Sol) pueden residir en algunos cúmulos globulares de estrellas, pero hay mucha menos evidencia de su existencia de la que hay para agujeros negros estelares relativamente mas pequeños (10 veces la masa del Sol) o para agujeros negros súper masivos (unos cuantos millones de masas solares), encontrados en los centros galácticos.

El nuevo artículo describe en detalle la perturbación de una enana blanca con dos décimos de la masa del Sol por un agujero negro de 1000 masas solares. Los investigadores también encontraron que se puede variar la masa de la enana blanca y aún obtener el mismo resultado--perturbación de marea e ignición de la enana blanca.

"Podemos encender todo el rango de masa de enanas blancas si se acercan lo suficiente al agujero negro", dijo Rosswog.

(lt) (mg)

Más información en:
http://www.ucsc.edu/